SHERBROOKE CAPTURE ORBITALE MARTIENNE Faculté de génie

UNIVERSITÉ DE
SHERBROOKE
Faculté de génie
Génie électrique et génie informatique
CAPTURE ORBITALE MARTIENNE
À L’AIDE DE LA TRAÎNÉE AÉRODYNAMIQUE
Mémoire de maîtrise es sciences appliquées
Spécialité : génie électrique
J/an-François HAMEL
Sherbrooke (Québec) Canada Octobre 2005
W\ /1/
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RESUME
Une des stratégies envisagées permettant de diminuer la masse des véhicules d'explo
ration planétaire est un processus appelé « aérocapture ». Afin d'effectuer une mise en
orbite, cette technique utilise la tramée générée par le passage à grande vitesse du véhi
cule à travers l'atmosphère pour lui faire perdre suffisamment d'énergie pour l'amener
dans les conditions orbitales souhaitées en sortie de l'atmosphère, plutôt que d'utiliser
des propulseurs traditionnels. Cependant, dans le cadre de l'exploration martienne, notre
mauvaise connaissance de l'atmosphère de Mars et sa grande variabilité rendent l'utilisa
tion de cette technique particulièrement risquée.
Un des algorithmes de guidage et de contrôle capables d'effectuer ce genre de mission est
le prédicteur-correcteur analytique. Toutefois cet algorithme nécessite une robustesse ac
crue aux incertitudes des conditions d'entrée et de l'environnement martien. Ainsi, deux
modifications au prédicteur-correcteur analytique sont proposées afin de rendre cet algo
rithme plus robuste.
La première modification consiste à adapter en temps réel la vitesse de transition entre
la phase d'entrée et de sortie en fonction de la dérivée du gain d'énergie. L'algorithme
peut alors adapter la vitesse de transition en fonction de la dispersion par rapport à une
trajectoire de référence. Il est démontré que cette modification augmente de façon très si
gnificative la robustesse aux incertitudes sur les conditions initiales. La deuxième modi
fication proposée permet l'adaptation du modèle embarqué de l'atmosphère à partir des
données recueillies pendant la descente. L'algorithme évalue un modèle de l'atmosphère
compatible avec les hypothèses posées dans le guidage du prédicteur-correcteur analy
tique. Les résultats de simulation montrent que cette modification permet d'augmenter
la précision de l'algorithme. Il est finalement démontré que d'implanter en même temps
ces deux modifications entraîne une synergie qui permet d'augm enter la robustesse de
l'algorithme tout en améliorant sa précision.
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RÉSUMÉ
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REMERCIEMENTS
Tout d'abord, je tiens à remercier mon directeur de recherche, Jean de Lafontaine, pour
son soutien technique et pour avoir guidé mes recherches de façon si éclairée.
Je remercie aussi le CRSNG et l'Agence spatiale canadienne pour avoir financièrement
appuyé ce projet de recherche.
Finalement, des remerciements tout particuliers vont à tous les membres du SIgMA sans
qui ce projet de recherche ne m'aurait pas été aussi enrichissant.
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